Визуальное определение гранулометрического состава грунта

- образец серого цвета с охристыми включениями;

- растертая на ладони масса дает ощущения неоднородного материала, в котором ясно чувствуется присутствие песка;

- преобладают песчаные частицы крупнее 0,25 мм, более мелкие являются примесью;

- состояние влажной породы – слабопластичное;

- в отношении породы к скатыванию: образец скатывается в шнур, образует трещины на поверхности и осыпается;

- при резании ножом в сыром состоянии дают шероховатую поверхность.

По описанию выходит, что данная порода – супесь.

Определение параметров физических свойств грунта

1. Естественная плотность – ρ– масса минеральной части, воды, воздуха и других фаз, отнесенная к единице объема горной породы естественного сложения, включая поры, трещины и другие пустоты.

Определяем методом режущего кольца. , [ρ] = г/см³

W – вес грунта до опыта, г

2. Естественная весовая влажность – , [ω] = % = д.е.

Естественная весовая влажность определяется на основании ГОСТа 5180-84 «Грунты. Методы определения физических свойств грунтов» высушиванием грунта до постоянной массы.

• 

ω– естественная весовая влажность грунта до опыта, %

– масса бюкса, г;

- масса бюкса с влажной породой, г;

- масса бюкса с сухой породой, г

Таблица 1

№ опыта	№ бюкса	, г	, г	, г (5 часов)	, г (+2 часа)	ω, %	ωср, %
1	264/355	21,77	39,60	36,94	36,92	17,68	17,69
2	092/175	21,27	39,10	36,43	36,42	17,69

• 

ω’– естественная весовая влажность грунта до опыта, %

– масса сухой породы, г

• 

ω₁– естественная весовая влажность грунта после испытания, %

– масса влажной породы после испытания, г

3. Плотность скелета. Физический смысл:

ρ_d =г/см³

4. Коэффициент пористости. Физический смысл: , д.е.

Журнал испытания грунта методом компрессионного сжатия

Таблица 2

Естественная плотность, ρ, г/см3	2,16
Плотность минеральной части, ρs, г/см3	2,72
Плотность скелета, ρd, г/см3	1,83
Коэффициент поперечного расширения, ν	0, 45
Влажность до опыта, ω, %	17,69
Влажность до опыта, ω’, %	17,84
Влажность после опыта, ω1, %	16,05
Начальный коэффициент пористости, e0	0,49
Высота образца в рабочем кольце, h, мм	20
Диаметр кольца, d, см	7
Вес кольца, Wk, г	144,47
Передаточное число рычага	10
Вес системы нагружения, кг	2

Обработка результатов

1. Графики изменения относительной деформации во времени

Нагрузка

Разгрузка

2. График зависимости обработки изменения относительной деформации с ростом давления

3. Компрессионная кривая

Определение параметров деформируемости грунта по результатам испытаний

1. Первая ступень с давлением p₁соответствует весу оборудования = 2кг.

σ - ступень давления, кг/см²

F- площадь поперечного сечения образца, см²

g- вес рычажной системы и навесного оборудования, кг

L- передаточное число рычага

Пример:

2. 

m₀ – коэффициент сжимаемости грунта, [МПа^-1], [см²/кгс]

e- коэффициент пористости

Пример:МПа^-1

3. 

E₀ – модуль общей деформации, [МПа], [кгс/см²]

β – множитель для перехода от сжатия без возможности бокового расширения при компрессионных испытаниях к сжатию, имеющему место в натуре

=1-

4. p_str – структурная прочность достигается при относительной вертикальной деформации образца грунта ε = 0,005, исходя из это и принимаем p_str = 0,05 МПа.

Вывод

В ходе визуального определения гранулометрического состава породы выявлено, что данная порода – супесь.

По параметрам физических свойств грунта получены следующие значения:

Естественная плотность, ρ, г/см3	2,16
Плотность минеральной части, ρs, г/см3	2,72
Плотность скелета, ρd, г/см3	1,83
Влажность до опыта, ω, %	17,69
Влажность до опыта, ω’, %	17,84
Влажность после опыта, ω1, %	16,05
Начальный коэффициент пористости, e0	0,49

При определении влажности до опыта получились приблизительно одинаковые значения, что указывает на минимальную погрешность.

Уменьшение величины влажности в ходе испытания показывает, что сжатие происходит за счет уменьшения объема пор и последующего оттока воды из образца.

При классификации породы по коэффициенту сжимаемости в соответствии с В.Д. Ломтадзе – сильносжимаемая ( m₀ = 0,164; т.е. m₀ > 0,1 МПа^-1).

При рассмотрении графиков:

а) изменения относительной деформации во времени;

б) зависимости обработки изменения относительной деформации с ростом давления;

в) компрессионной кривой;

сделаны следующие выводы:

- относительная деформация увеличивается во времени с ростом сжимающей нагрузки и уменьшается при его разгрузке образца;

- компрессионная кривая демонстрирует изменение коэффициента пористости в зависимости от передаваемого давления. После разгрузки имеет место остаточная деформация, которая составляет 0,011; изменение коэффициента пористости составляет: 0,49 - начальное значение, 0,474 - конечное после разгрузки;

- структурная прочность заметна на графике изменения относительной деформации с ростом давления и компрессионной кривой и равна 0,05 МПа при относительной вертикальной деформации образца грунта ε = 0,005 по ГОСТ.

Обратили внимание на то, что визуально по компрессионной кривой структурная прочность ниже, чем, если использовать критерий ГОСТ. Следовательно, есть возможность судить о том, что это и есть тот случай, когда необходимо выбирать между «природой» и стандартом. Структурная прочность и общая сжимаемость, деформируемость предопределены многими факторами, связанными с геологической историей их образования и существования в земной коре. Сжатие осадка в процессе его накопления и при последующей литификации происходит под влиянием силы тяжести, преодолевающей силы трения и сцепления между минеральными частицами. При этом эффект уплотнения будет различен в зависимости от пористости и влажности породы, от минерального состава частиц, ее слагающих, от степени «глинистости», характера и прочности возникающих структурных связей, ее цементации и др.

В итоге выбрали структурную прочность, полученную в ходе испытания грунта, т.е. p_str = 0,015 МПа.